JPS6065795A - ３−ｖ族化合物半導体単結晶の製造方法 - Google Patents
３−ｖ族化合物半導体単結晶の製造方法Info
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- JPS6065795A JPS6065795A JP58174255A JP17425583A JPS6065795A JP S6065795 A JPS6065795 A JP S6065795A JP 58174255 A JP58174255 A JP 58174255A JP 17425583 A JP17425583 A JP 17425583A JP S6065795 A JPS6065795 A JP S6065795A
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- crystal
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、液体カプセル引上げ法によりヒ化カリウム（
ＧａＡｓ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）及びリン化イン
ジウム（ＩｎＰ）等化合物半導体単結晶を製造する方法
に関するものであり、特にその方法における不純物の添
加方法に関する。
ＧａＡｓ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）及びリン化イン
ジウム（ＩｎＰ）等化合物半導体単結晶を製造する方法
に関するものであり、特にその方法における不純物の添
加方法に関する。
液体カプセル引上げ法は揮発性成分を含むヒ化ガリウム
（ＧａＡｓ）、リン化ガリウム（ｃａｐ）、リン化イン
ジウム（ＩｎＰ）などの化合物半導体単結晶を製造する
ために用いられているが、従来の方法で製造される単結
晶には高密度の結晶欠陥特に転位がイｆ在することか欠
点であった。
（ＧａＡｓ）、リン化ガリウム（ｃａｐ）、リン化イン
ジウム（ＩｎＰ）などの化合物半導体単結晶を製造する
ために用いられているが、従来の方法で製造される単結
晶には高密度の結晶欠陥特に転位がイｆ在することか欠
点であった。
この理由として、］二記の結晶の育成には酸化ホウ素（
Ｂｚ０３）の如き不活性のカプセル剤の使用とＮ２ガス
とＡｒガスの如き高い雰囲気ガス圧（ＧａＡｓで３〜３
０気圧、Ｇ、％Ｐで４０−６０気圧、 ＩｎＰで３０〜
５０気圧）を必要とする。このため雰囲気カスの熱対流
によって育成結晶周囲の温度が低下し、結晶外周の冷却
に起因する熱応力が増大するため結晶外周に転位が発生
し、転位がすべり運動で結晶内部に伝播し、転位密度の
増加をもだらずことになる。
Ｂｚ０３）の如き不活性のカプセル剤の使用とＮ２ガス
とＡｒガスの如き高い雰囲気ガス圧（ＧａＡｓで３〜３
０気圧、Ｇ、％Ｐで４０−６０気圧、 ＩｎＰで３０〜
５０気圧）を必要とする。このため雰囲気カスの熱対流
によって育成結晶周囲の温度が低下し、結晶外周の冷却
に起因する熱応力が増大するため結晶外周に転位が発生
し、転位がすべり運動で結晶内部に伝播し、転位密度の
増加をもだらずことになる。
このような急峻な結晶内温度勾配の低減、のため、いろ
いろな方法が提案されているがこれらの方法で幻、装置
が極めてｒｈ 訝ｔなことや、メルト直」二の縦方向温
度勾配が低減されているだめに、逆に結晶径の制御が技
術的に難しくなること４１Ｆの欠点を有し、実用的な方
法として完成するに至っていない。
いろな方法が提案されているがこれらの方法で幻、装置
が極めてｒｈ 訝ｔなことや、メルト直」二の縦方向温
度勾配が低減されているだめに、逆に結晶径の制御が技
術的に難しくなること４１Ｆの欠点を有し、実用的な方
法として完成するに至っていない。
また、転位の発生と伝播を抑制するため、電気的に活性
な不純物Ｓ 、 Ｚｎ 、 Ｔｅ等を高濃度に添加する
方法が知られている。しかし、この方法では不純物濃度
がＩ Ｘ １０”ｍ−３以上と極めて高く、化合物半導
体の電気的特性の不純物の種類によって限定される欠点
を有し、実用的な汎用性を欠く方法である。また、不純
物の偏析現象のため、育成単結晶の部位によって著しく
不純物濃度が変化し、転位の発生と伝播を抑制する濃度
以下の結晶部位が存在し、育成結晶の全体を無転位ある
いは低転位密度にすることができない欠点がある。
な不純物Ｓ 、 Ｚｎ 、 Ｔｅ等を高濃度に添加する
方法が知られている。しかし、この方法では不純物濃度
がＩ Ｘ １０”ｍ−３以上と極めて高く、化合物半導
体の電気的特性の不純物の種類によって限定される欠点
を有し、実用的な汎用性を欠く方法である。また、不純
物の偏析現象のため、育成単結晶の部位によって著しく
不純物濃度が変化し、転位の発生と伝播を抑制する濃度
以下の結晶部位が存在し、育成結晶の全体を無転位ある
いは低転位密度にすることができない欠点がある。
本発明は、このような従来方法の欠点にかんがみ、製造
単結晶の電気的特性に影響せずに転位の発生と伝播を抑
制するために、電気的に中性な不純物を２種類以上添加
することにより、育成結晶の全域にわたって総和の不純
物濃度を均一なものとして無転位ないし低転位密度の質
の良い単結晶を得るとともに、電気的な特性の制御を広
範囲に行うことのできるＩＩＩ−Ｖ ｈｊ、化合物半導
体単結晶の製造方法を提供するものである。
単結晶の電気的特性に影響せずに転位の発生と伝播を抑
制するために、電気的に中性な不純物を２種類以上添加
することにより、育成結晶の全域にわたって総和の不純
物濃度を均一なものとして無転位ないし低転位密度の質
の良い単結晶を得るとともに、電気的な特性の制御を広
範囲に行うことのできるＩＩＩ−Ｖ ｈｊ、化合物半導
体単結晶の製造方法を提供するものである。
本発明は化合物半導体の製造のために、るつは中の融液
を不活性のカブ−１；ル剤で槌い、このカプセル剤層を
通して高圧雰囲気下で単結晶４引」二げるようにした単
結晶育成方法において、電気的に中性な不純物を２種類
以上添加することを特徴とする。
を不活性のカブ−１；ル剤で槌い、このカプセル剤層を
通して高圧雰囲気下で単結晶４引」二げるようにした単
結晶育成方法において、電気的に中性な不純物を２種類
以上添加することを特徴とする。
以下、本発明の原理を詳細に説明する。
第１図は、転位の発生と伝播の抑制効果を持つ不純物の
添加濃度と転位密度の相関の一例を示すグラフである。
添加濃度と転位密度の相関の一例を示すグラフである。
この第１図より明らかなよ５に１添加不純物濃度がｉ、
Ｘ １０”ｃｍ−３以上で顕著な低転位効果があり、
無転位ないし低転位結晶が製造できる。なお、不純物の
種類によって抑ｆｆｆｌｌ効果は異なる。
Ｘ １０”ｃｍ−３以上で顕著な低転位効果があり、
無転位ないし低転位結晶が製造できる。なお、不純物の
種類によって抑ｆｆｆｌｌ効果は異なる。
第２図は、育成結晶の固化率（ｇ）に刻する添加不純物
濃度の関係の一例を示すグラフである。この第２−図中
で横軸は（１−ｇ）としており、直灸１Ａは実効偏析係
数ｋが１以下であり、直線Ｉ３し１実効偏析係数が１以
上である。この第２図において、直線Ａ、Ｂの傾きはに
−１である。実効偏析係数には第２図の例のよう属不純
物の種類によって異なり、固化率の増加にともない不純
物濃度が増加する場合（Ａ）と減少する場合（Ｂ）があ
る。また、第２図中で同化率（ｇ）が００場合の不純物
濃度は融液中の添加不純物の初期濃度に比例して増減し
、この場合の実効偏析係数には大きく変化しない。以上
のことから、育成結晶中の添加不純物濃度は育成結晶中
の部位によって１桁以上変化する場合があり、これが原
因となって育成結晶全体を無転位ないしは低転位にする
ことができない。
濃度の関係の一例を示すグラフである。この第２−図中
で横軸は（１−ｇ）としており、直灸１Ａは実効偏析係
数ｋが１以下であり、直線Ｉ３し１実効偏析係数が１以
上である。この第２図において、直線Ａ、Ｂの傾きはに
−１である。実効偏析係数には第２図の例のよう属不純
物の種類によって異なり、固化率の増加にともない不純
物濃度が増加する場合（Ａ）と減少する場合（Ｂ）があ
る。また、第２図中で同化率（ｇ）が００場合の不純物
濃度は融液中の添加不純物の初期濃度に比例して増減し
、この場合の実効偏析係数には大きく変化しない。以上
のことから、育成結晶中の添加不純物濃度は育成結晶中
の部位によって１桁以上変化する場合があり、これが原
因となって育成結晶全体を無転位ないしは低転位にする
ことができない。
そこで、本発明では転位の発生と伝播の抑制効果を持ち
、かつ、電気的に中性な役割を持つ不純物で、実効偏析
係数が１以上と１以下の異なる種類を２つ以上融液中に
同時に添加し、２種類以上の不純物の総和の濃度が単結
晶全域にわたって第１図の例に示すような低転位効果の
顕著な濃度に保たれるようにする。
、かつ、電気的に中性な役割を持つ不純物で、実効偏析
係数が１以上と１以下の異なる種類を２つ以上融液中に
同時に添加し、２種類以上の不純物の総和の濃度が単結
晶全域にわたって第１図の例に示すような低転位効果の
顕著な濃度に保たれるようにする。
以下本発明の実施例を添付図面により具体的に説明する
が、本発明はこれに限定されろもので（ｄない。第３図
は、リン化インジウム（ＩＩＩＰ）単結晶の育成におい
て１１１族のガリウム（Ｇａ）をリン化インジウムの原
料に対して０．０２５ ｗｔ％仕込んだ場合と、Ｖ族の
アンチモノ（Ｓｂ）を０．５ｗｔ％仕込んだ場合の単結
晶の固化率に対するそれぞれの不純物濃度を示したグラ
フである。第３図中で、直線ＣはＧａ濃度を直線Ｊ）は
ｓｂ濃度を示している。この２つの不純物を」二記と同
じ仕込量で同時に添加した場合のＧａとＳＩＪの総和の
濃度は曲線Ｅのようになる。この曲線Ｅかも解るように
結晶全１戒にわ〆こって総和不純物濃度がＩ Ｘ １０
Ｉ９ｃｒｎ−’以上となる。
が、本発明はこれに限定されろもので（ｄない。第３図
は、リン化インジウム（ＩＩＩＰ）単結晶の育成におい
て１１１族のガリウム（Ｇａ）をリン化インジウムの原
料に対して０．０２５ ｗｔ％仕込んだ場合と、Ｖ族の
アンチモノ（Ｓｂ）を０．５ｗｔ％仕込んだ場合の単結
晶の固化率に対するそれぞれの不純物濃度を示したグラ
フである。第３図中で、直線ＣはＧａ濃度を直線Ｊ）は
ｓｂ濃度を示している。この２つの不純物を」二記と同
じ仕込量で同時に添加した場合のＧａとＳＩＪの総和の
濃度は曲線Ｅのようになる。この曲線Ｅかも解るように
結晶全１戒にわ〆こって総和不純物濃度がＩ Ｘ １０
Ｉ９ｃｒｎ−’以上となる。
第４図は本発明方法によるＧａとｓｂを同時に添加した
育成結晶の終端部（ｇ＝０．８）における径方向の転位
密度分布と、ＧａあるいハＳｂのみを添加した場合の転
位密度分布を比較したグラフである。
育成結晶の終端部（ｇ＝０．８）における径方向の転位
密度分布と、ＧａあるいハＳｂのみを添加した場合の転
位密度分布を比較したグラフである。
曲線Ｆは本発明方法による場合で、曲線Ｇ、Ｈけそれぞ
れＧａとｓｂのみの添加の場合であイ）。
れＧａとｓｂのみの添加の場合であイ）。
第４図より明らかなように、面側！ＦＮ：Ｇ、Ｈに比べ
転位密度が低減されている。また、Ｙｊ成結晶の電気的
特性はＧａとｓｂの添加によって変化しない。
転位密度が低減されている。また、Ｙｊ成結晶の電気的
特性はＧａとｓｂの添加によって変化しない。
第２の実施例として、上記実施例と同じ条件でＧａとｓ
ｂを添加したのに加え、第３の添加不純物として遷移金
属であるＦｅを添加した結果、転位密度が第４図と同様
に低い結晶が得られるとともに、その結晶の電気的特性
が半絶縁性であった。また、第２例と同様に所望の伝導
形の結晶を容易に得ることができる。
ｂを添加したのに加え、第３の添加不純物として遷移金
属であるＦｅを添加した結果、転位密度が第４図と同様
に低い結晶が得られるとともに、その結晶の電気的特性
が半絶縁性であった。また、第２例と同様に所望の伝導
形の結晶を容易に得ることができる。
以上説明したように、本発明による方法を用いることに
よって、育成結晶の電気的特性を変えることなく、育成
結晶の全域にわたって２種類以上の総和濃度を所望濃度
以上に保つことができるので、本発明の方法は大直径の
無転位あるいは低転位密度の化合物半導体単結晶の製造
方法としての価値は大きい。
よって、育成結晶の電気的特性を変えることなく、育成
結晶の全域にわたって２種類以上の総和濃度を所望濃度
以上に保つことができるので、本発明の方法は大直径の
無転位あるいは低転位密度の化合物半導体単結晶の製造
方法としての価値は大きい。
第１図は転位の発生と伝播の抑制効果を持つ不純物濃度
と転位密度の関係の一例を示す特性図、第２図は添加不
純物濃度と育成結晶の固化率の関係の一例を示す喝性図
、第３図はＩｎＰ単Ｊｌｊｊ晶の育成においてＧａとｓ
ｂをそれぞれ単独に添加した場合とＧａとｓｂを同１１
１１Ｖｃ添加し／こ場合の不純物Ｃ一度に対する育成結
晶の固化率を示す特性図、第４図ｄＧａとｓｂを同時に
添加した場合の育成結晶終端部の径方向の転位密度分布
を示す特性図である。 特許出願人 日本電信電話会計 代 理 人 白 水 常 ）４１゜ 外１名 粥２図 固 イし”？ｌ＋−ｑ＋ 固把生１ｌ−（１１ 第 ４ 口
と転位密度の関係の一例を示す特性図、第２図は添加不
純物濃度と育成結晶の固化率の関係の一例を示す喝性図
、第３図はＩｎＰ単Ｊｌｊｊ晶の育成においてＧａとｓ
ｂをそれぞれ単独に添加した場合とＧａとｓｂを同１１
１１Ｖｃ添加し／こ場合の不純物Ｃ一度に対する育成結
晶の固化率を示す特性図、第４図ｄＧａとｓｂを同時に
添加した場合の育成結晶終端部の径方向の転位密度分布
を示す特性図である。 特許出願人 日本電信電話会計 代 理 人 白 水 常 ）４１゜ 外１名 粥２図 固 イし”？ｌ＋−ｑ＋ 固把生１ｌ−（１１ 第 ４ 口
Claims (1)
- るつぼ中の融液を不活性のカプセル剤で覆い、このカプ
セル剤層を通して高圧雰囲気下でＩＩＩ □ Ｖ族化合
物半導体単結晶を引上げる製造方法において、周期律表
の化合物構成元素以外の■族とＶ族を不純物として２種
類以上添加することを特徴としたＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導一体重結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58174255A JPS6065795A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | ３−ｖ族化合物半導体単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58174255A JPS6065795A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | ３−ｖ族化合物半導体単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6065795A true JPS6065795A (ja) | 1985-04-15 |
| JPS6356200B2 JPS6356200B2 (ja) | 1988-11-07 |
Family
ID=15975426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58174255A Granted JPS6065795A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | ３−ｖ族化合物半導体単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6065795A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5457498A (en) * | 1977-10-17 | 1979-05-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Gallium phosphide single crystal of low defect density and production thereof |
-
1983
- 1983-09-22 JP JP58174255A patent/JPS6065795A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5457498A (en) * | 1977-10-17 | 1979-05-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Gallium phosphide single crystal of low defect density and production thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6356200B2 (ja) | 1988-11-07 |
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